软件设计遵循的基本原则

打算写一个设计模式系列的学习笔记，参考书籍《软件秘笈---设计模式那点事》

1、设计模式概述

1.1）高内聚、低耦合

　　一个软件系统要有一个稳定的架构，不会随着需要的改变在发生巨大的变动。因此，高内聚、低耦合是一个软件系统设计中必须遵循的基本原则。

　　所谓高内聚，是指一个软件模块内各个元素彼此结合的紧密程度要高，即一个软件模块是由相关性很强的代码组成，只负责一项任务，也就是常说的单一责任原则。

　　所谓低耦合，是指一个软件系统内不同模块之间的互连程度要低。不同模块之间的联系越紧密，其耦合性就越强，模块的独立性则越差，模块间耦合的高低取决于模块间接口的复杂性、调用的方式及传递的信息。

　　因此，在一个软件系统中，应当尽量保证模块的独立性，模块实现功能职责单一，越简单越好。这样有利于系统复用，并且大大减少模块之间的依赖，系统稳定性高，更易于维护。

1.2）面向抽象编程

　　在面向过程的软件开发中，上层组件调用下层组件，就意味着上层组件依赖于下层组件，当下层组件发生剧烈变化时，上层组件也要跟着一起发生变动，这将导致软件组件模块的复用性大大降低，从而增加软件开发成本，使软件结构设计上存在一定的臃肿性，不利于后期系统维护工作。

　　在面向对象的软件设计中，很好地解决了上述问题，使程序都依赖于抽象，而不是依赖具体实现。因为在一般情况下抽象的变化概率比较小，依赖抽象编程大大降低了客户应用程序与实现细节的耦合度，提升了软件结构的健壮性。只要保证抽象不发生变化，客户程序就不需要改变。这就是依赖倒置原则。

　　在程序中要尽量使用抽象类型作为对象实例变量类型，这样就保证了将客户程序与具体实现之间解耦，因为使用的是抽象类型，因此具体实现的改变不会影响抽象类型的改变。

1.3）多用组合少用继承

　　在面向对象的软件设计中，对于类的扩展，首先想到的是使用类的继承来实现，由子类来继承父类，从而完成对子类功能的扩展。继承的好处是可以尽量让相同的属性或者功能复用，但是随着项目越来越大，需求的不断变化，继承就会变得越来越臃肿，后期难以控制和维护。最重要的是，继承会不分青红皂白地把父类的公有和受保护的方法统统继承下来，而这些方法可能是子类不需要的功能，会对子类产生一些危害。

　　如果使用组合方式，就不会出现上述继承的问题。所谓对象组合，是指在一个对象中含有另外一个对象的引用，从而可以使用该内部对象的引用作出一些处理行为。使用组合方式的好处有以下几点：首先，不会对类产生有害的影响；其次，组合方式要比继承方式灵活，因为是由系统运行动态地决定使用对象与否；最后，不会造成因继承而引起的类膨胀，减少了对父类的依赖性。

1.4）“开-闭”原则

　　“开-闭”原则，即“对扩展开放，对修改关闭”，指的是在软件设计中，当对某一软件实体进行扩展时，尽量不要去修改原有的软件实体，换句话说就是在不修改原有软件实体的情况下对其进行扩展。这种软件设计方式其实是一种目标，它考虑了软件后期的维护等其他因素。一个软件系统如果可以达到这个目标，那它就是可扩展、易维护的。

　　在软件设计领域中，众多设计模式的应用就是为了达到这个目标。“开-闭”原则是一种很抽象的设计原则，更像是一种倡导的口号，其他设计原则都是为了实现“开-闭”原则的具体原则。“开-闭”原则与其他设计原则就好比抽象父类与子类的关系一样。

 

2、设计模式概述

2.1）什么是设计模式

　　设计模式的概念最早是由一名建筑师提出来的，他试图在图纸上用一种结构化、可重用化的方法，获得建筑的基本要素，从而可以将更多的精力放在具体建筑物和城镇的设计上。逐渐的，这种思想在软件领域流行起来，并获得发展。

　　设计模式（Design Pattern）就是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的代码设计经验的总结。使用设计模式的目的是为了提高代码的可重用性，让代码更容易被他人理解，使系统质量更加有保证、系统更加可靠。

2.2）设计模式的分类

　　设计模式是一种解决问题的思想，它可以应用在任何环境中，保证系统的稳定运行。

　　按照目的来分，设计模式可以分为创建型模式、结构型模式和行为型模式。

2.2.1）创建型模式

　　创建型模式用来处理对象的创建过程，主要包含以下5种设计模式：

　　☆工厂方法模式（Factory Method Pattern）

　　☆抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）

　　☆建造者模式（Builder Pattern）

　　☆原型模式（Prototype Pattern）

　　☆单例模式（Singleton Pattern）

2.2.2）结构型模式

　　结构型模式用来处理类或者对象的组合，主要包含以下7种设计模式：

　　☆适配器模式（Adapter Pattern）

　　☆桥接模式（Bridge Pattern）

　　☆组合模式（Composite Pattern）

　　☆装饰者模式（Decorator Pattern）

　　☆外观模式（Facade Pattern）

　　☆享元模式（Flyweight Pattern）

　　☆代理模式（Proxy Pattern）

2.2.3）行为型模式

　　行为型模式用来对类或对象怎样交互和怎样分配职责进行描述，主要包含以下11种设计模式：

　　☆责任链模式（Chain of Responsibility Pattern）

　　☆命令模式（Command Pattern）

　　☆解释器模式（Interpreter Pattern）

　　☆迭代器模式（Iterator Pattern）

　　☆中介者模式（Mediator Pattern）

　　☆备忘录模式（Memento Pattern）

　　☆观察者模式（Observer Pattern）

　　☆状态模式（State Pattern）

　　☆策略模式（Strategy Pattern）

　　☆模板方法模式（Template Method Pattern）

　　☆访问者方法模式（Visitor Pattern）